Das Phasendiagramm von Graphen aus der Gitterfeldtheorie

• Antragsteller: Pavel Buividovich, Ph.D.; Professor Dr. Lorenz von Smekal
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 276822021

Dieses Projekt nutzt Analogien zwischen den elektronischen Eigenschaften von Graphen und stark gekoppelten Quantenfeldtheorien, insbesondere Quantenchromodynamik (QCD), um einige der großen Fragen in Bezug auf stark korrelierte Vielteilchensysteme anzugehen, die heutzutage in Graphen-Proben zunehmender Qualität immer besser auch experimentell untersucht werden können. Basierend auf modernen Methoden der Gitterfeldtheorie wird das Phasendiagramm von Graphen in Anwesenheit von externen Parametern, die verschiedene geordnete Phasen favorisieren, in ab-inito Monte-Carlo-Simulationen systematisch untersucht. Ergänzend dazu werden Dyson-Schwinger-Gleichungen auf dem Graphen-Gitter benutzt, um die Rechnungen z.B. auch auf pseudo-konformes Verhalten bei sehr großen Volumina oder endliche Ladungsträgerdichten mit Fermionvorzeichenproblem wie in der QCD bei endlicher Baryonendichte auszudehnen. Es soll insbesondere bestimmt werden, welche der verschiedenen Mott-Isolator-Phasen in den verschiedenen Regionen des Parameterbereichs auftreten und ggf. experimentell realisiert werden können. Das Projekt richtet sich dabei u.a. auf magnetische Felder und magnetische Katalyse, wie auch in Schwerionenkollisionen relevant, Defekte als Katalysatoren für Präkondensation mit Analogien zu Instantonen, den Lifshitz-Übergang bei endlicher Dichte und den Zusammenhang zwischen Anderson-Lokalisierung und chiraler Symmetriebrechung wie im QCD-Phasenübergang des frühen Universums. Ziel ist, herauszufinden, wie Graphen am besten als Labor benutzt werden kann, um nichtstörungstheoretische Konzepte der Quantenfeldtheorie, wie sie auch auf das QCD-Phasendiagramm Anwendung finden, unter experimentellgut kontrollierbaren Bedingungen zu überprüfen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen